[发明专利]利用自交联氟硅嵌段共聚物室温下快速无损封装的钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

本发明涉及一种利用自交联氟硅嵌段共聚物室温下快速无损封装的钙钛矿太阳能电池及制备方法，将合成的氟硅嵌段共聚物旋涂在盖板玻璃上，将玻璃盖在钙钛矿器件表面，在室温下通过氟硅嵌段共聚物的快速交联固化实现钙钛矿电池的封装。该封装过程简便、高效、成本低、无需真空热压、可实现大面积模组封装。测试结果表明，封装后的钙钛矿器件效率损失为0％～1％，同时，封装后的器件在50～60℃最大功率点追踪下运行1000小时保持初始效率的85％～90％。该封装工艺极具商业化前景，有助于进一步推进钙钛矿光伏设备的广泛应用。

技术领域

本发明属于钙钛矿光伏研究领域，涉及一种利用自交联氟硅嵌段共聚物室温下快速无损封装的钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池具有高的光吸收系数、合适的禁带宽度以及简单的制备工艺等优势，受到世界各国广泛的关注。经过10多年的发展，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已高达25.7％，但因存在长期稳定性不足的问题，使其商业化进程陷入瓶颈。当前，钙钛矿器件稳定性的研究主要集中在钙钛矿材料自身优化等方面，主要包括添加剂工程、组分工程和界面工程等(Sci.Adv.2021,7,eabg0633.Adv.Mater.2019,31,1806823.Science 2022,376,416–420)。目前报道的添加剂包括碳纳米材料、小分子和聚合物等(Adv.Funct.Mater.2022,32,2203704.Joule 2019,3,1464–1477.Adv.Mater.2022,34,2110482)，这些添加剂都在不同程度上提升了钙钛矿电池的性能。然而，由于严苛的工作环境，当下钙钛矿电池的稳定性仍难以满足实际发展需求。

封装工程在提升钙钛矿电池稳定性方面展现出了极其重要的作用。在器件封装材料方面，目前报道的封装材料如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯弹性体(POE)、聚异丁烯(PIB)、聚氨酯(PU)(Energy Environ.Sci.,2018,11,144-150,Adv.Funct.Mater.2019,1809129,ACS Appl.Mater.Interfaces 2017,9,25073-25081)等。使用这些聚合物封装剂能够有效抑制钙钛矿在环境中的相变和分解，封装后的钙钛矿器件展现了出色的稳定性。然而，这些聚合物材料在封装过程中通常需要依赖高温真空热压工艺。另外，该过程会诱发钙钛矿的相分离从而导致器件效率大幅损失。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种利用自交联氟硅嵌段共聚物室温下快速无损封装的钙钛矿太阳能电池及制备方法，将合成的氟硅嵌段共聚物旋涂在盖板玻璃上，将玻璃盖在钙钛矿器件表面，在室温下通过氟硅嵌段共聚物的快速交联固化实现钙钛矿电池的封装。该封装过程简便、高效、成本低、无需真空热压、可实现大面积模组封装。测试结果表明，封装后的钙钛矿器件效率损失为0％～1％，同时，封装后的器件在50～60℃最大功率点追踪下运行1000小时保持初始效率的85％～90％。该封装工艺极具商业化前景，有助于进一步推进钙钛矿光伏设备的广泛应用。

技术方案

一种无损封装的钙钛矿太阳能电池结构，其特征在于钙钛矿太阳能电池上设有盖板玻璃，两者之间设有一层氟硅嵌段共聚物薄膜；所述氟硅嵌段共聚物薄膜采用FDP和催化剂二月桂酸二丁基锡合成的FDP凝胶。

一种实现所述无损封装的钙钛矿太阳能电池结构的利用自交联氟硅嵌段共聚物室温下快速无损封装的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将100～300mg的FDP和10～15mg催化剂二月桂酸二丁基锡混合，室温下搅拌3～5分钟后静置后的得到FDP凝胶；

步骤2：用移液枪取0.3～0.5mL的FDP凝胶滴加在盖板玻璃上，旋涂得到厚度为30～100μm的氟硅嵌段共聚物薄膜；

步骤3：将表面覆盖FDP涂层的盖板玻璃压在钙钛矿电池上，静置3～5min，即得到封装的钙钛矿太阳能电池。